CN101473526A - 用于静音的风扇转速控制的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种AC电机转速控制器，该控制器包括多个电容，该多个电容可以通过可控导通开关而被选择性转换为与AC电机以及AC电压源串联电连接以控制所述电机的转速。为改变所述电机的转速，控制电路使第一开关导通以响应第一次检测到的AC电压零交叉而将第一电容充电到预定电压。然后所述控制电路使第二开关导通以响应随后的第二次检测到的AC电压零交叉而将第二电容充电到所述预定电压。之后所述控制电路在随后的第三次检测到的AC电压零交叉之后的预定时刻使两个开关同时导通。由此所述电容在被转换至与所述电机串联之前被充电至相同电压，从而在改变电机转速时能减小噪声。

Description

用于静音的风扇转速控制的方法和设备
相关申请
本申请要求于2005年11月18日提交的、名称与本发明相同的、共同转让的美国临时专利申请No.60/738,017的优先权，其全部公开的内容被结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及用于给交流(AC)负载例如诸如AC风扇电机的电机负载提供可变功率的负载控制装置，更具体地，本发明涉及静音的风扇转速控制，该转速控制特别用于快速控制天花板安装的冷却风扇的转速且同时最小化产生的噪声。
背景技术
用于控制风扇电机的转速的已知技术中存在的问题是：一些方法在风扇电机和风扇转速控制(即，操作风扇电机的控制装置)中产生了大量的噪声。图1A显示现有技术的可变风扇转速控制10。该风扇转速控制10耦合在AC电源16和风扇电机18之间。用电感和电阻的串联来作为风扇电机18的模型。典型的天花板风扇的风扇电机具有大抗性部件，该部件使风扇电机18主要表现出对风扇转速控制10的抗性。
可控导通开关12，一般包括诸如三端双向可控硅开关的双向半导体开关，通过控制电路14控制该可控导通开关12以改变三端双向可控硅开关在AC电源每半个周期中开始导通时的相位角，从而提供可变的转速控制。如本领域技术人员所公知的，通过控制三端双向可控硅开关开始导通时的相位角(即，AC电源每半个周期中三端双向可控硅开关的导通时间)，可以控制提供给风扇电机18的功率量并由此可以控制风扇电机的转速。
现有技术的风扇转速控制10存在这样的问题：当通过相位角技术来控制风扇电机18时，在该风扇电机中会产生令人烦恼和分心的机械噪声和噪声。图1B显示了AC输入电压19A、施加给风扇电机18的电机电压19B、以及通过风扇电机的电机电流19C的波形。从上述波形可以看出，所述电机电压19B具有大的不连续性以及由此产生的谐波，该谐波导致在所述风扇电机18中产生噪声和振动。被传递给风扇电机18的电机电压19B中的谐波引起了大量令人分心的噪声和震动。
图2A显示了另一种现有技术的方法，该方法提供一种静音的风扇转速控制20。在这种方法中，两个电容24、25以串联电连接被耦合在AC电源16和风扇电机18之间。两个可控导通开关22、23，例如诸如三端双向可控硅开关的双向半导体开关，被设置为与各个电容24、25相串联。控制电路26用于控制开关21、22、23的导通状态以选择性地转换电容24、25中的一者或两者与风扇电机进行串联电连接。由此，在电容24、25和风扇电机18之间形成分压器。与风扇电机18串联的电容的不同值在风扇电机两端产生不同的电压，从而导致不同的风扇转速。一般地，随着与风扇电机18串联的电容减小，风扇电机的转速也会减小。
通过控制开关22、23来从电路中选择性地接入和移除电容24、25，控制电路26能提供多个离散的风扇转速。如果开关22、23中的一个，或这些开关的任意组合导通，风扇电机以取决于串联在AC电源16和风扇电机18之间的等效电容的所述离散转速中的一个来进行工作。控制电路26驱动每一个针对选择离散转速中的一个而导通的三端双向可控硅开关至基本完全导通，即，三端双向可控硅开关导通了将近每半个周期的整个长度。由于风扇电机18具有大抗性部件，因此当电容24、25中的一个或多个与风扇电机以串联方式耦合时，通过风扇电机的电机电流导致AC电源16的AC输入电压(即，与AC输入电压异相)。
通过控制电路26还可以控制旁路开关21。当旁路开关21导通时，给风扇电机18提供AC电源16的全部的AC输入电压，然后风扇电机18在基本全速下工作。因此，通过如2A所示的电路，可以获得多达4个不同的离散的转速(包括全速)。可以提供额外的电容和开关以获得更多的离散转速水平，但是随着更多的元件被添加，电路将会变得不必要的复杂、大型和昂贵。这种类型的转速控制的示例被描述于1991年2月12日公布的、题为SWITCHING CIRCUIT PROVIDING ADJUSTABLE CAPACITIVE SERIESVOLTAGE DROPPING CIRCUIT WITH A FRACTIONAL HORSEPOWERMOTOR的美国专利No.4,992,709，其被公开的全部内容作为引用被结合于此。
图2B显示了图2A中的现有技术的风扇转速控制20的线电压31A、电机电压31B和电机电流31C的波形。可以看出，波形相当连续且平滑，没有图1A中所示的系统的非连续性。因为开关21、22、23要么导通，要么断开，且没有根据图1A的风扇转速控制10的相位控制技术而被操作，所以波形没有表现出非连续性。由此，当风扇转速控制20工作在稳定状态条件下时，即工作在离散风扇转速中的其中一个下，风扇电机中产生最小的噪声。
但是，当控制电路26改变风扇电机18的转速时，即当控制电路改变开关22、23的导通状态时，风扇转速控制20容易产生噪声。例如，假设在开关22导通而开关23不导通的情况下风扇转速控制20工作，由此只有电容24与风扇电机18串联耦合。电容24根据由AC电源16提供的AC线电压在每一个线周期充电和放电。假定开关23在长时间内不导通，电容25具有基本很低的电荷，即电容25的两端只产生小电压。为改变风扇电机18的转速，控制电路26用于使开关23导通并保持开关22导通。如果当电容24两端的电压与电容25两端的电压完全不同时控制电路26使开关23导通，则会产生大的环流且会流过这两个电容。该大电流使电容24、25的极板收缩，产生听得见的“卡嗒(click)”的噪声，这会让风扇转速控制20的使用者烦心。这种大电流的反复出现会损坏电容和风扇转速控制20中的其他的电子部件，由此减少风扇转速控制的寿命。
一些现有技术的风扇转速控制包括放电电阻，例如，图2A中所示的风扇转速控制20的电阻27、28。放电电阻具有小阻值且允许电容24、25快速放电。此外，风扇转速控制20可以包括限制电阻29、30以限制尖峰放电电流。当改变风扇电机18的转速时，在使一个或多个电容导通之前，控制电路使开关22、23在一段预定的时间内不导通以使电容放电。但是，由于需要一段时间使电容24、25放电，这种控制方法限制了风扇转速控制20能改变风扇电机18转速的转速。此外，放电电阻27、28在风扇转速控制20正常工作期间消耗了大量的电能，从而需要更大且昂贵的电阻。因此，需要一种静音的风扇转速控制，该风扇转速控制能够快速改变风扇电机的转速而不在风扇转速控制中产生过多的噪声以及在正常工作期间不产生过多的热。
而且，当风扇电机从关断到被开启到很低的转速时，风扇电机18常常具有启动问题。为克服现有技术的风扇转速控制20的这个问题，控制电路26通过在一段预定的时间以尽可能最大的转速驱动风扇电机，也就是使旁路开关21导通，以初始“突跳启动(kick starts)”风扇电机18。在这段时间之后，风扇电机18以可接受的惯量转动且之后控制电路26控制开关24、25来转换合适的电容与风扇电机18串联以产生期望的更低的转速。但是，将风扇电机18转速从最初的停止时的转速改变到全速，然后回到期望的低速会产生通过风扇电机的大电流脉冲，这会使风扇电机产生听得见的“沉闷的(clunking)”噪声。如上所述，在风扇电机中产生的噪声会让使用者烦心和分心。因此，静音的风扇转速控制需要能以低速启动风扇电机而不使风扇电机产生过大的噪声。
发明内容
根据本发明，用于控制由AC电源的AC电源电压来驱动的AC电机的转速的负载控制装置，该装置包括第一和第二电容、第一和第二可控导通开关、以及控制电路；每一个电容适于以串联电连接被耦合在AC电源和AC电机之间；第一可控导通开关以串联电连接与第一电容耦合以及第二可控导通开关以串联电连接与第二电容耦合；控制电路使第一和第二可控导通开关导通和不导通以提供AC电机的多个离散的转速。控制电路用于通过下列步骤改变AC电机的转速：(1)在AC电源电压的第一个零交叉使第一开关导通以使第一电容基本充电到预定电压；(2)在AC电源电压的第二个零交叉使第二开关导通以使第二电容基本充电到预定电压；以及(3)在AC电源电压的第三个零交叉之后的预定的时刻使第一和第二开关导通。
本发明还提供一种用于在负载控制装置中改变AC电机的转速的方法，该装置包括第一电容和第二电容，每一个第一和第二电容适于以串联电连接被耦合在AC电源和AC电机之间；以串联电连接与第一电容耦合的第一可控导通开关；以及以串联电连接与第二电容耦合的第二可控导通开关。该方法包括步骤：在AC电源电压的第一个零交叉使第一开关导通以使第一电容基本充电到预定电压，在AC电源电压的第二个零交叉使第二开关导通以使第二电容基本充电到预定电压，以及在AC电源电压的第三个零交叉之后的预定的时刻使第一和第二开关导通。
通过下面参照附图对本发明的描述，本发明的其他特征和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1A是现有技术的可变风扇转速控制的简化示意图；
图1B显示图1A中的风扇转速控制的有关电的波形；
图2A是第二现有技术的风扇转速控制的简化示意图；
图2B显示图2A中的风扇转速控制的有关电的波形；
图3是根据本发明的风扇转速控制的简化示意图；
图4是根据本发明的用于控制图3的风扇转速控制的方法的流程图；
图5显示了根据图4的方法的图3的风扇转速控制的示例电压和电流波形；
图6A是根据本发明的第二实施方式的静音风扇转速控制的简化示意图；
图6B是图6A的风扇转速控制的电压比较电路的简化示意图；以及
图6C是根据本发明的第三实施方式的静音风扇转速控制的简化示意图。
具体实施方式
以上的概述以及接下来的优选实施方式的详细描述，在结合附图阅读时可以被更好的理解。为了举例说明本发明，在图中显示了当前优选的实施方式，其中在附图中的多个视图中，相同的数字代表了类似的部分，然而应该理解的是，本发明不局限于所公开的特定的方法和装置。
图3是根据本发明的风扇转速控制100的简化示意图。风扇转速控制100具有热端子(hot terminal)102，该热端子102适于被耦合到AC电源104的高压侧；中性接点105，该中性接点105适于被耦合到AC电源的中性侧；以及负载端子106，该负载端子106适于被耦合到AC风扇电机108。尽管风扇电机108一般为无刷同步或感应电机，但是风扇电机108可以为无刷电机或有刷电机。
如现有技术的风扇转速控制10、20，本发明的风扇转速控制100通过选择性地将多个电容112、122、132中的一个或多个转换为串联电连接在AC电源104和风扇电机之间来提供风扇电机108的多个离散的转速。多个可控导通开关110、120、130被耦合在热电子和负载端子之间，并分别与电容112、122、132串联电连接。开关110、120、130可以是继电器或诸如三端双向可控硅开关的任意合适的双向半导体开关、全波整流桥中的场效应管(FET)、两个反串连接的FET、或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。电容112、122、132优选分别具有3.3μF、4.7μF和9μF的电容容量。
电容112、122、132分别与用于限制通过电容的电流的限制电阻114、124、134串联耦合。限制电阻114优选具有1.5Ω的电阻，而限制电阻124、134优选都具有0.47Ω的电阻。多个放电电阻116、126、136分别与电容112、122、132并联耦合。放电电阻116、126、136具有足够大的电阻，例如300kΩ，由此当开关110、120、130不导通时，电容112、122、132能够低速放电。
控制电路140被提供以选择性地控制开关110、120、130中的每一个的导通状态。控制电路140优选被实现为微控制器，但是可以是任意合适的处理装置，例如可编程逻辑器件(PLD)、微处理器、或特定用途集成电路(ASIC)。以与图3的现有技术的风扇转速控制20类似的方式来操作，控制电路140选择性地使每一个开关110、120、130导通或不导通以转换7个不同等效电容中的一个与风扇电机108进行串联。由此，如下表所示，通过在一个或多个电容中进行转换，风扇转速控制100能够提供风扇电机108的七个离散的转速。
 
风扇转速# 电路中的电容 等效电容(CEQ)
1(最低) C112 3.3μF
2 C122 4.7μF
3 C112‖C122 8μF
4 C132 9μF
 
5 C112‖C132 12.3μF
6 C122‖C132 13.7μF
7(最高) C112‖C122|C132 17μF
表1：针对不同风扇转速的等效电容
电源142被耦合在热接点102和中性接点105之间并产生DC输出电压VCC以为控制电路140提供电力。零交叉检测电路144确定来自AC电源104的AC电源电压的零交叉点。零交叉被定义为在每一个半周期开始，AC电源电压从正极性转变到负极性的时刻，或从负极性转变到正极性的时刻。提供零交叉信息作为控制电路140的输入。控制电路140相对于AC电源电压的零交叉点确定何时改变开关110、120、130的导通状态。根据本发明的方法，风扇转速控制100用于控制开关110、120、130以使得由于转换电容112、122、132所导致产生的电位噪声(potential noise)减小到可接受的水平。
控制电路140可以接收来自具有一个或多个执行器的用户接口146的或来自通信电路148的输入，通信电路148可以被耦合到通信链路(未显示)，例如有线串行控制链路、电力线载波(PLC)通信链路、红外(IR)通信链路、或射频(RF)通信链路。控制电路140用于改变风扇电机108的转速以响应从用户接口146或通信电路148接收的输入。
风扇转速控制100还包括耦合在热端子102和负载端子106之间的旁路开关150。该旁路开关150也由控制电路140来控制并使风扇转速控制100通过给风扇电机108提供基本所有的由电源104提供的电压来驱动风扇电机108到基本上全速工作。旁路开关150可以是任意的合适的双向半导体开关，例如，三端双向可控硅开关或两个反串连接的FET。
图4中显示了根据本发明的用于控制开关110、120、130以实现静音风扇转速控制的方法200。该方法200允许风扇转速控制100通过使每一个电容在将电容的任意组合转换为并联在一起之前充电到预定水平来改变风扇电机108的转速且在电容112、122、132中不产生过大的噪声。
图5显示了根据图4所示的方法200的风扇转速控制100的示例电压和电流波形。图5(a)显示了在风扇转速控制100的热端子102处所接收的AC输入电压VAC的波形。图5(b)显示了流过风扇电机108的电机电流IM的波形。图5(c)、5(d)、5(e)分别显示电容112、122、132两端的电压VC112、VC122、VC132。在图5的示例中，风扇转速控制100将风扇电机18的转速从最低风扇转速(即，表1中的风扇转速#1)改变到风扇转速#7。在示例的开始，只有开关110导通且电容112与风扇电机108串联。
当需要改变风扇转速时，图4的方法200在步骤202开始。首先，在步骤204，控制电路140使那些目前导通的开关110、120、130(本示例中是开关110)不导通。由于优选实施方式的开关110、120、130为三端双向可控硅开关，所以控制电路140只是停止驱动开关就能使所有的开关在电机电流IM下一个零交叉(即，当电机电流IM在图5中的t0时刻为0时)后不导通。随着电容112通过电阻116放电，电容112两端的电压VC112开始缓慢衰减。
从零交叉检测电路144中给控制电路140提供零交叉输入206。在步骤208，控制电路140等待AC输入电压VAC的下一个零交叉。当下一个零交叉出现时(即，图5中的t1时刻)，在步骤210控制电路140使开关110导通。当电容112充电且电容112两端的电压VC112随着AC输入电压VAC而增长时，电机电流IM会短暂地波动。当电压VC112充电到第一预定电压时，在步骤212(图5中的t2时刻)，控制电路140使开关110不导通。由于开关110优选被实现为三端双向可控硅开关，因此当电机电流IM基本为0安培，即低于三端双向可控硅开关的维持电流时，例如低于50毫安，开关110只转换方向(commutate off)。由于经过电容的电流趋于致使电容两端的电压例如相差90度，电压VC112在电机电流IM降到近似为0安培时优选为基本处于峰值。在开关110停止导通后，电容112两端的电压VC112开始慢慢地衰减。
回过来参照图4，在步骤214当控制电路140等待下一个零交叉时过程继续。当下一个零交叉出现(即，图5中的t3时刻)时，在步骤216控制电路使开关120导通。类似于电容112的充电(如上所述)，电容122也充电到第二预定电压，该第二预定电压优选为与第一预定电压基本相同(在t4时刻)。再一次，在步骤220控制电路等待下一个零交叉。在下一个零交叉(即，在t5时刻)之后，在步骤212控制电路使开关130导通并且电容132会充电到第三预定电压，该第三预定电压优选为与第一和第二预定电压基本相同(在t6时刻)。
在AC输入电压VAC的下一个零交叉(即，在t7时刻)，电容112、122、132上的电压VC112、VC122、VC132优选为基本相同，即使电容在之前的一些半周期放电。在步骤226检测到零交叉后，在步骤228控制电路等待一段预定的时间，例如，优选为60Hz AC电源的线周期的1/4或近似4毫秒。在这段时间后，控制电路140同时(即，t8时刻)开启所有的开关110、120、130，由此将所有的三个电容112、122、132的并联组合串联耦合到AC电源104和风扇电机108之间。由于当使开关导通时所有的电容112、122、132处在近似相同的电压，因此不会产生经过电容的大的环流且在电容中基本不会出现听得见的噪声。最后，在步骤230图4的过程结束。注意图4的整个过程只占用了AC输入电压VAC的四个线周期的长度。
注意，图5所示的波形只是风扇转速控制100改变风扇电机18的转速的一种可能的示例。可替换地，风扇转速控制100可以将风扇电机18的转速从风扇转速#6改变到风扇转速#2。在这种情况下，在过程一开始时两个开关120、130导通且只有开关120在过程的最后是导通的。此外，注意电容112、122、132都在正向的半周期中充电以使得电容两端的电压具有相同的极性。可替换地，图4的方法可以被执行以使得电容112、122、132在负向的半周期中充电。
即使在上述的实施方式中当经过开关的电机电流IM基本为0安培时，开关110、120、130都转换方向，电容112、122、132一般不会充电到正好相同的电压。由于每一个电容112、122、132具有不同的电容容量，因此当每一个电容充电时形成不同的电压分配器(在被转换进的一个电容和风扇电机18之间)。因此，每一个电容112、122、132将充电到稍微不同的电压。此外，由于放电电阻116、126、136都具有相同的电阻，即300kΩ，因此电容112、122、132以不同的速率放电。
电容112、122、132和放电电阻116、126、136被选择以使得电容在要求的时间段(即，四个线周期)期间先充电再放电，电容两端的电压在当电容是并联组合的时刻(即，在第三零交叉之后的一个线周期的1/4处)基本相同。期望能在电容两端的电压差值不大于30伏特时将电容112、122、132中的两个或多个转换为并联在一起，以限制环流大小不大于近似32安培。大于该水平，很有可能当在转速之间转换时产生过大的听得见的噪声，并且产生流过电容112、122、132的环流，该环流会潜在地损坏开关110、120、130和限制电阻114、124、134。更优选地，电容112、122、132两端的电压差值不应大于20伏特，而环流具有的大小不大于大约21.2安培。虽然电容112、122、132、限制电阻114、124、134、以及放电电阻116、126、136的值优选为具有上述值，可以针对这些部件使用其他的值。尽管优选实施方式使用具有相等值的放电电阻，但是单独的电阻的值可以被独自选择以使得在电容被转换为并联在一起时使电容电压以期望的速率衰减以使它们更接近相等。
优选地，电容112、122、132以电容容量增加的顺序而被充电。具体地，具有最小的电容容量的电容112第一个充电；电容122第二个充电；以及具有最大电容容量的电容132最后充电。
使用图4的过程来将风扇的转速从第一转速改变到第二转速，控制电路140开启所有的开关110、120、130以对所有的电容112、122、132进行充电，即使在第一和第二转速中可能并不需要所述三个电容的每一个。这考虑到了简单控制算法。可替换地，当改变风扇转速时，控制电路140可以只给电容112、122、132中要在第二转速中被使用的电容充电。例如，为从风扇转速#1改变到风扇转速#4，控制电路140可能需要停止驱动开关110导通且开始驱动开关130导通。控制电路140不需要使开关110或开关120导通以给电容112或电容122充电，且由此能以更短的时间量内(即，比一个线周期还短)完成该过程。
在优选实施方式的方法200中，通过使开关(即三端双向可控硅开关)在电机电流IM基本为0安培时转换方向来简单地执行关闭开关110、120、130的步骤212、218、224。可替换地，开关110、120、130中的每一个可以被实现为两个反串连接的FET或其他类型的双向半导体开关，控制电路140能够直接使该开关不导通。因此，通过使用结合以上步骤212、218、224所述的不同的方法，控制电路140可以用于使开关110、120、130不导通。此外，控制电路140可以用于在电容112、122、132两端的电压达到除AC输入电压VAC的峰值之外的预定电压时使半导体开关110、120、130不导通。
在第一可替换的方法中，风扇转速控制300的控制电路140用于从AC输入电压VAC的零交叉进行计时以确定何时使开关110、120、130不导通，优选地，在每一个零交叉后的90度(即，图4中的t2、t4、t6时刻)。
在第二可替换的方法中，电容112、122、132两端的电压被监控以确定何时关闭开关110、120、130。图6A是根据本发明的第二实施方式的静音风扇转速控制300的简化示意图。风扇转速控制300包括电压比较电路350，该电压比较电路350用于接收电容112、122、132的每一个电容的两端的电压。图6B是可能实现的电压比较电路350的简化示意图。电压比较电路350包括三个比较器电路360、370、380，用于将电容112、122、132两端的电压的每一个分别与参考电压VREF1、VREF2、VREF3进行比较。第一比较器电路360包括具有与负向输入连接的参考电压VREF1的比较器362。在电机电流IM的正向半周期期间，通过二极管364接收电容112、122、132两端的电压。使用包括两个电阻366、368的电阻分压器将电压缩小到合适的值，即低于电源142的DC输出电压VCC。被缩小的电压被耦合到比较器362的正向输入，由此当电容112两端的电压超过参考电压VREF1时，比较器驱动提供给控制电路140的输出为高。比较器电路370、380与上述的比较器电路360一样运作。控制电路140用于一旦接收到分别来自于比较器电路360、370、380的合适控制信号，就使开关110、120、130不导通。优选地，参考电压VREF1、VREF2、VREF3为相同的电压，由此电容112、122、132的每一个被基本充电到相同的预定电压。但是，参考电压可以不同以考虑到在电容不充电的时间期间的电容的电压衰减。
在最后可替换的实施方式中，控制电路140用于监控经过风扇电机108的电机电流IM以控制开关110、120、130。图6C是根据本发明第三实施方式的静音风扇转速控制400的简化示意图。风扇转速控制400包括电压监控电路490，该电压监控电路490给控制电路140提供代表限制电阻116、126、136两端的电压的零交叉以及由此的电机电流IM的零交叉的信号。因此，控制电路140能够在电机电流IM的零交叉处关闭开关110、120、130。
为了将风扇电机108从停止启动到基本低速(例如，表1中的转速#1或转速#2)而在风扇电机中不产生过大的噪声，本发明的风扇转速控制100首先开启风扇电机至中间转速，即，不是最大的或近似最大可能的转速，然后转换到期望的较低的转速。首先，控制电路140通过使用图4的方法使只有开关130导通，以控制风扇转速至中间转速，例如风扇转速#4(如表1中所示)。在一段预定的时间量之后，再次使用图4的方法，控制电路140控制风扇转速至期望的较低的水平。例如，如果期望的较低的水平是风扇转速#1，那么控制电路140使只有开关110导通从而将电容112与风扇电机108串联耦合。由于没有控制风扇转速从停止到最大转速然后快速降到期望的低速，因此经过风扇电机108的电流脉冲具有比现有技术的“突跳启动”还小的大小且在风扇电机中基本不产生可听见的噪声。
尽管已经根据本发明的具体的实施方式对本发明进行了描述，但是许多其它的变型和修改以及其它的应用对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，首选地，本发明不受在此特定公开的限制，而仅受所附权利要求的限制。

Claims (48)

1、一种用于控制AC电机的转速的负载控制装置，该AC电机由AC电源的AC电源电压来驱动，该负载控制装置包括：
第一电容和第二电容，所述第一和第二电容的每一个适于以串联电连接被耦合在所述AC电源和所述AC电机之间；
以串联电连接与所述第一电容耦合的第一可控导通开关和以串联电连接与所述第二电容耦合的第二可控导通开关；以及
控制电路，用于控制所述第一和第二可控导通开关以提供所述AC电机的多个离散的转速；
其中所述控制电路用于通过下列步骤来改变所述AC电机的转速：
使所述第一开关在所述AC电源电压的第一零交叉处导通以使所述第一电容基本充电到第一预定电压；
使所述第二开关在所述AC电源电压的第二零交叉处导通以使所述第二电容基本充电到第二预定电压；以及
使所述第一和第二开关在所述AC电源电压的第三零交叉之后的预定时刻导通。
2、根据权利要求1所述的负载控制装置，其中所述可控导通开关包括双向半导体开关。
3、根据权利要求2所述的负载控制装置，其中所述双向半导体开关包括三端双向可控硅开关。
4、根据权利要求3所述的负载控制装置，其中当经过所述AC电机的电流基本变为0安培时，所述三端双向可控硅开关变为不导通。
5、根据权利要求3所述的负载控制装置，其中所述第一和第二预定电压近似为所述AC电源电压的峰值。
6、根据权利要求2所述的负载控制装置，其中每一个双向半导体开关包括两个以反串连接进行耦合的场效应管。
7、根据权利要求2所述的负载控制装置，其中每一个双向半导体开关包括整流桥中的场效应管。
8、根据权利要求1所述的负载控制装置，其中所述控制电路用于在所述第一电容基本充电到所述第一预定电压时使所述第一开关不导通以及在所述第二电容基本充电到所述第二预定电压时使所述第二开关不导通。
9、根据权利要求8所述的负载控制装置，其中所述控制电路用于监控所述第一和第二电容两端的电压并且将所述第一和第二电容两端的电压分别与所述第一和第二预定电压进行比较，从而确定何时使所述第一和第二开关不导通。
10、根据权利要求8所述的负载控制装置，还包括：
电压比较电路，用于将所述第一和第二电容两端的电压分别与所述第一和第二预定电压进行比较；
其中所述控制电路用于使所述第一和第二开关不导通以响应所述电压比较电路的所述比较。
11、根据权利要求1所述的负载控制装置，还包括：
零交叉检测电路，用于给所述控制电路提供代表所述AC电源电压的零交叉的信号。
12、根据权利要求11所述的负载控制装置，其中所述控制电路用于使所述可控导通开关导通以响应代表所述AC电源电压的零交叉的所述信号。
13、根据权利要求1所述的负载控制装置，其中所述控制电路用于当流过所述AC电机的电流基本变为0安培时使所述可控导通开关不导通。
14、根据权利要求13所述的负载控制装置，还包括：
分别与所述第一和第二电容串联电连接的第一和第二限制电阻；
其中所述控制电路用于监控所述限制电阻两端的电压以确定何时所述经过AC电机的电流基本变为0安培。
15、根据权利要求1所述的负载控制装置，还包括：
分别以并联电连接与所述第一和第二电容耦合的第一和第二放电电阻；
其中所述第一和第二电容用于在分别充电到所述第一和第二预定电压后缓慢放电。
16、根据权利要求1所述的负载控制装置，其中在所述第三零交叉之后的预定时刻，所述第一电容两端的电压和所述第二电容两端的电压之间的差值不大于30伏特。
17、根据权利要求16所述的负载控制装置，其中在所述第三零交叉之后的预定时刻，所述第一电容两端的电压和所述第二电容两端的电压之间的差值不大于20伏特。
18、根据权利要求1所述的负载控制装置，其中当所述控制电路使所述第一和第二开关在所述第三零交叉之后的预定时刻导通时，在所述第一和第二电容中产生环流且该环流具有不大于近似32安培的大小。
19、根据权利要求18所述的负载控制装置，其中所述环流具有不大于近似21.2安培的大小。
20、根据权利要求1所述的负载控制装置，其中所述预定时刻近似出现在所述AC电源电压达到其峰值时。
21、根据权利要求1所述的负载控制装置，其中所述第一预定电压与所述第二预定电压基本相同。
22、根据权利要求1所述的负载控制装置，其中所述第一电容的第一电容容量小于所述第二电容的第二电容容量，以及所述控制电路用于在使所述第二电容充电之前使所述第一电容充电。
23、根据权利要求1所述的负载控制装置，其中所述第一零交叉在所述第二零交叉之前发生，以及所述第二零交叉在所述第三零交叉之前发生。
24、根据权利要求1所述的负载控制装置，其中所述控制电路用于通过在将所述AC电机的转速改变到基本低速之前将该AC电机的转速改变到低于该AC电机的最大转速的中间转速，以将所述AC电机的转速从停止时的转速改变到基本低速。
25、一种用于控制由AC电源的AC电源电压来驱动的AC电机的转速的方法，该方法包括以下步骤：
将第一电容以串联电连接耦合到所述AC电源和所述AC电机之间；
将第二电容以串联电连接耦合到所述AC电源和所述AC电机之间；
将第一可控导通开关和第二可控导通开关分别以串联电连接耦合到所述第一电容和所述第二电容；
通过下列步骤来改变所述AC电机的转速：
使所述第一开关在所述AC电源电压的第一零交叉处导通以使所述第一电容基本充电到第一预定电压；
使所述第二开关在所述AC电源电压的第二零交叉处导通以使所述第二电容基本充电到第二预定电压；以及
在所述AC电源电压的第三零交叉之后的预定时刻使所述第一和第二开关导通。
26、根据权利要求25所述的方法，其中所述可控导通开关包括双向半导体开关。
27、根据权利要求26所述的方法，其中所述双向半导体开关包括三端双向可控硅开关。
28、根据权利要求27所述的方法，其中当经过所述AC电机的电流基本变为0安培时，所述三端双向可控硅开关变为不导通。
29、根据权利要求27所述的方法，其中所述预定电压近似为所述AC电源电压的峰值。
30、根据权利要求25所述的方法，其中在所述第三零交叉之后的预定时刻，所述第一电容两端的电压和所述第二电容两端的电压之间的差值不大于30伏特。
31、根据权利要求30所述的方法，其中在所述第三零交叉之后的预定时刻，所述第一电容两端的电压和所述第二电容两端的电压之间的差值不大于20伏特。
32、根据权利要求25所述的方法，其中在使所述第一和第二开关在所述第三零交叉之后的预定时刻导通的步骤期间，在所述第一和第二电容中产生环流且该环流具有不大于近似32安培的大小。
33、根据权利要求32所述的方法，其中所述环流具有不大于近似21.2安培的大小。
34、根据权利要求25所述的方法，其中改变所述AC电机的转速还包括：
当所述第一电容基本充电到所述预定电压时使所述第一开关不导通；以及
当所述第二电容基本充电到预定水平时使所述第二开关不导通。
35、根据权利要求25所述的方法，其中改变所述AC电机的转速还包括：
当经过所述AC电机的电流基本变为0安培时使所述可控导通开关不导通。
36、根据权利要求37所述的方法，还包括步骤：
通过将所述AC电机的转速改变到低于该AC电机的最大转速的中间转速，并且在将所述AC电机的转速改变到所述中间转速的步骤之后将该AC电机的转速改变到基本低速，以将AC电机的转速从停止时的转速改变到基本低速。
37、一种用于在负载控制装置中改变AC电机的转速的方法，该负载控制装置包括第一电容和第二电容，所述第一和第二电容的每一个适于以串联电连接被耦合在所述AC电源和所述AC电机之间；以串联电连接与所述第一电容耦合的第一可控导通开关；以及以串联电连接与所述第二电容耦合的第二可控导通开关；所述方法包括以下步骤：
只使所述第一开关在所述AC电源电压的第一零交叉处导通以使所述第一电容基本充电到预定电压；
只使所述第二开关在所述AC电源电压的第二零交叉处导通以使所述第二电容基本充电到所述预定电压；以及
在所述AC电源电压的第三零交叉之后的预定时刻使所述第一和第二开关都导通。
38、根据权利要求37所述的方法，其中在所述第三零交叉之后的预定时刻，所述第一电容两端的电压和所述第二电容两端的电压之间的差值不大于30伏特。
39、根据权利要求38所述的方法，其中在所述第三零交叉之后的预定时刻，所述第一电容两端的电压和所述第二电容两端的电压之间的差值不大于20伏特。
40、根据权利要求37所述的方法，其中在使所述第一和第二开关在第三零交叉之后的预定时刻都导通的步骤期间，在所述第一和第二电容中产生环流且该环流具有不大于近似32安培的大小。
41、根据权利要求40所述的方法，其中所述环流具有不大于近似21.2安培的大小。
42、根据权利要求37所述的方法，还包括步骤：
当所述第一电容基本充电到所述预定电压时使所述第一开关不导通；以及
当所述第二电容基本充电到预定水平时使所述第二开关不导通。
43、根据权利要求37所述的方法，其中当经过所述AC电机的电流基本变为0安培时使所述可控导通开关变为不导通。
44、一种用于控制由AC电源的AC电源电压来驱动的AC电机的转速的负载控制装置，该负载控制装置包括：
与第一可控导通开关串联电连接的第一电容，所述第一电容和所述第一开关适于以串联电连接与所述AC电源和所述AC电机耦合；
与第二可控导通开关串联电连接的第二电容，所述第二电容和所述第二开关适于以串联电连接与所述AC电源和AC电机耦合；
可操作地连接以控制所述第一和第二开关的控制电路，所述控制电路用于选择性地使所述第一和第二开关导通以响应所检测的所述AC电源电压的电压零交叉；以及
适于被连接以检测所述AC电源电压的电压零交叉的零交叉检测电路，该电压零交叉检测器被连接以给所述控制电路提供所检测的AC电源电压零交叉的指示；
其中所述控制电路运行以使所述第一开关导通以响应第一AC电源电压零交叉；所述控制电路运行以使所述第二开关导通以响应继所述第一AC电源电压零交叉之后的第二AC电源电压零交叉；以及所述控制电路运行以使所述第一和第二开关在继所述第二AC电源电压零交叉之后的第三AC电源电压零交叉之后的预定时刻基本同时导通。
45、一种通过具有多个以并联电连接而被选择性耦合的电容的AC电机转速控制的方式来控制AC电机的转速的方法，所述被并联耦合的电容用于以串联电连接与所述AC电机耦合，所述方法包括：
在以并联电连接组合所述电容之前将所述电容充电至基本相同的预定电压。
46、一种通过具有多个以并联电连接而被选择性耦合的电容的AC电机转速控制的方式来控制AC电机的转速的方法，所述被并联耦合的电容用于以串联电连接与所述AC电机耦合，所述方法包括：
当所述电容以并联电连接被组合时给所述电容充电以使得所述多个电容的两端的电压基本相同。
47、根据权利要求46所述的方法，其中所述多个电容的两端的电压之间的差值不大于30伏特。
48、根据权利要求47所述的方法，其中所述多个电容的两端的电压之间的差值不大于20伏特。
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